CN112894872A - 工业用机器人的关节构造 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人的关节构造(1)，包括：第一构件(4)；第二构件(5)，其被第一构件(4)支承为能够相对于第一构件(4)而绕水平旋转轴线(B)旋转；以及致动器，其驱动第二构件(5)以使第二构件(5)相对于第一构件(4)旋转，第一构件(4)和第二构件(5)中的至少一个设置有通孔(14)，所述通孔(14)使供致动器的润滑材料封入的润滑空间与外部空间连通，所述通孔(14)为三个以上，并以隔开间隔的方式配置于以水平旋转轴线(B)为中心的周向上。

Description

工业用机器人的关节构造

技术领域

本发明涉及一种工业用机器人的关节构造。

背景技术

工业用机器人的关节轴配置有用于使电机的旋转减速而获取所需的转矩的减速器等。减速器等配置于密闭的空间内，并利用填充在该空间内的润滑材料进行润滑。

减速器的下部设置有润滑材料供给口，减速器的上部设置有润滑材料排出口(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3977326号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在专利文献1的关节构造中，当进行润滑材料的供给和排出操作时，使机器人的关节轴动作，从而将润滑材料供给口配置于下方，润滑材料排出口配置于上方。另外，在使被设计为设置于地面的形式的机器人的设置角度发生变化的情况下，无法在该状态将润滑材料供给口和润滑材料排出口配置为上下的位置关系。

因而，期望在进行润滑材料的供给和排出操作时无需变更机器人的姿势，并且即使针对设置角度不同的机器人也能够高效地进行润滑材料的供给和排出操作。

用于解决问题的方案

本申请的一个方面为一种机器人的关节构造，包括：第一构件；第二构件，所述第二构件被所述第一构件支承为能够相对于所述第一构件而绕水平旋转轴线旋转；以及致动器，所述致动器驱动所述第二构件，以使所述第二构件相对于所述第一构件旋转，所述第一构件和所述第二构件中的至少一个设置有通孔，所述通孔使供所述致动器的润滑材料封入的润滑空间与外部空间连通，所述通孔为三个以上，并且所述通孔以隔开间隔的方式设置于以所述水平旋转轴线为中心的周向上。

附图说明

图1为具备根据本申请的一个实施方式的关节构造的机器人的概要图。

图2为表示图1的关节构造的局部放大图。

图3为图1的关节构造的纵剖视图。

图4为表示将图1的机器人设置于水平地面的状态下的局部放大图。

图5为表示将图1的机器人设置于垂直壁面的状态下的局部放大图。

图6为对将图1的机器人设置于相对于水平面倾斜了22.5°的设置面的情况下的通孔的位置进行说明的概要图。

图7为表示图2的关节构造的变形例的局部放大图。

图8为表示在图7的关节构造中使机器人手臂的角度变化后的状态下的局部放大图。

图9为表示图2的关节构造的其它变形例的局部放大图。

图10为表示图9的关节构造的一部分的放大纵剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对根据本申请的一个实施方式的机器人的关节构造1进行说明。

如图1所示，根据本实施方式的关节构造1例如安装于六轴多关节型的机器人2。

机器人2包括：基座3，其被设置于地面；以及旋转主体(第一构件)4，其被基座3支承为能够相对于基座3而绕垂直的第一轴线A旋转。

另外，机器人2包括：第一机器人手臂(第二构件)5，其被旋转主体4支承为能够相对于旋转主体4而绕水平的第二轴线B摆动；以及第二机器人手臂6，其被第一机器人手臂5支承为能够相对于第一机器人手臂5而绕水平的第三轴线C摆动。

另外，在第二机器人手臂6的前端安装有三轴的手腕单元7。

如图2和图3所示，根据本实施方式的关节构造1包括：旋转主体4；第一机器人手臂5，其被旋转主体4支承为能够相对于旋转主体4而绕第二轴线B旋转；以及致动器(Actuator)8，其驱动第一机器人手臂5，以使第一机器人手臂5相对于旋转主体4旋转。致动器8包括：伺服电机9，其安装于构成旋转主体4的一部分的支架11的外侧；以及减速器12，其安装于支架11的内侧与第一机器人手臂5之间。

在支架11、减速器12以及第一机器人手臂5之间设置有被未图示的密封构件密封的润滑空间13。在润滑空间13内封入有固定于伺服电机9的轴9a的输入齿轮(图示略)、以及对减速器12内部的各部分进行润滑的润滑材料。减速器12对伺服电机9的轴9a的旋转进行减速并将其传递至第一机器人手臂5，从而驱动第一机器人手臂5以使其相对于旋转主体4旋转。

在本实施方式中，支架11设置有使润滑空间13与外部空间15连通的多个通孔14。通孔14形成有用于安装塞子(图示略)的内螺纹。通过将塞子紧固于内螺纹对通孔14进行阻塞，从而将润滑材料封入于润滑空间13内，通过移除塞子从而能够经由通孔14而将润滑材料引出至外部空间15。

通孔14以与第二轴线B大致平行的方式形成于支架11的八个部位，该八个部位沿着绕第二轴线B的周向而隔开相等的间隔。也可以为，利用塞子将八个部位的通孔14中的七个部位阻塞，而在剩余的一个部位安装用于供给润滑材料的注入口。

针对如上构成的根据本实施方式的机器人2的关节构造1的作用进行说明。

根据对具备根据本实施方式的关节构造1的机器人2进行设置的设置面的角度，在当设置于设置面时位于最下方的通孔14上安装注入口，并通过塞子阻塞其它的通孔14。

例如，如图4所示，在将机器人2设置于大致水平的地面16的情况下，在配置于最接近基座3的位置的通孔14上安装注入口，并通过塞子阻塞其它的通孔14。

另一方面，如图5所示，在将机器人2设置于大致垂直的壁面17的情况下，在当旋转主体4配置于原点位置时配置于最下方的通孔14上安装注入口，并通过塞子阻塞其它的通孔14。

接着，针对根据本实施方式的机器人2的关节构造1的润滑材料的更换操作进行说明。

如图4所示，在机器人2设置于大致水平的地面16的情况下，移除八个通孔14中的、位于最上方的通孔14的塞子，从安装于位于最下方的通孔14的注入口供给润滑材料。

由此，新的润滑材料从注入口填充至润滑空间13内，润滑空间13内的旧的润滑材料从下方推到上方，并经由位于最上方的敞开的通孔14而排出至外部空间15。在新的润滑材料经由通孔14而被排出之前，持续进行经由注入口的润滑材料的供给，从而能够将润滑空间13内的润滑材料更换为新的润滑材料。

在本实施方式中，通孔14被设置为沿着绕第二轴线B的周向而隔开45°的间隔。因而，如果机器人2的设置角度为45°的整数倍，则能够将八个部位的通孔14中的、任意一个通孔14配置于润滑空间13的最上方，并将另一个通孔14配置于润滑空间13的最下方。

另一方面，机器人2能够设置于任意角度的设置面。根据机器人2的设置角度的差异，可能出现任意一个通孔14均未配置于润滑空间13的最上方和最下方的情况。

参照图6对这一点进行说明。

在图6中，利用实线表示设置面的角度与水平面成22.5°(设置角度为22.5°)的情况下的通孔14的位置。另外，为了进行比较，利用虚线表示设置面为水平(设置角度为0°)的情况下的通孔14中的、位于最上方和最下方的通孔14。

参照图6，在机器人2的设置角度为22.5°的情况下，在比设置角度为0°的情况下的最上方的通孔14稍微靠下的位置，最上方的通孔14沿水平方向排列配置有两个。另外，在设置角度为22.5°的情况下，在比设置角度为0°的情况下的最下方的通孔14稍微靠上的位置，最下方的通孔14沿水平方向排列配置有两个。

即，在机器人2的设置角度为0°的情况下，任意一个通孔14配置于润滑空间13的最上方和最下方，另一方面，在设置角度为22.5°的奇数倍的情况下，最上方的通孔14变为最低，最下方的通孔14变为最高。

然而，如图6所示，将设置角度为0°的情况下的最上方的通孔14的高度设为H，设置角度为22.5°的奇数倍的情况下的最上方的通孔14的高度低4％，设置角度为22.5°的奇数倍的情况下的最下方的通孔14配置于高度升高4％的位置。

因而，根据本实施方式的关节构造1，即使机器人2的设置角度被设定为任意的角度，也能够将最上方和最下方的通孔14的高度分别配置在4％的范围内，而无需使相对于润滑空间13的润滑材料供给位置和润滑材料排出位置发生大幅变化。由此，具有如下优点：无论机器人2的设置角度如何，均能够高效地更换润滑空间13内的润滑材料。

此外，在本实施方式中，八个部位设置有通孔14，但只要通孔14的数量满足三个以上，则可以为任意的数量。通孔14的数量增加的越多，则与设置角度对应的最上方和最下方的通孔14的位置变动越小。

另外，在本实施方式中，在以第二轴线B为中心的单个圆上隔开相等间隔地配置通孔14，但取而代之地，也可以为，设置于绕第二轴线B而隔开180°的位置的两个成对的通孔14配置有多对且沿周向不均匀地配置。在机器人2的设置角度受到限制的情况下，能够在该受到限制的范围内抑制与设置角度对应的润滑材料供给位置和润滑材料排出位置的变动。

另外，在本实施方式中，绕第二轴线B而在旋转主体4上形成有通孔14，其中，第二轴线B以相对于第一轴线A扭曲的位置关系配置。因此，随着设置角度的增大，当相对于基座3的旋转主体4绕第一轴线A而配置于原点位置以外的位置时，润滑材料供给位置和润滑材料排出位置的位置关系越无法成为上下配置。

因而，设置角度越大，越需要在进行润滑材料的供给和排出操作时，使旋转主体4旋转，从而使得第二轴线B接近水平。

另外，在本实施方式中，旋转主体4设置有通孔14，但取而代之地，如图7和图8所示，也可以在第一机器人手臂5’上形成通孔14’。

在图7和图8所示的示例中，在第一机器人手臂5’上沿着绕第二轴线B的周向以相等间隔形成有八个通孔14’。如图7和图8所示，每当第一机器人手臂5’绕第二轴线B的角度变化45°的整数倍时，通孔14’以相同的相位配置。

另外，每当第一机器人手臂5’的姿势变化22.5°的奇数倍时，最上方的通孔14’与最下方的通孔14’的高度之差最小，但该变动是微小的。因而，即使在该关节构造1’中，无论第一机器人手臂5’的角度如何，均能够高效地进行润滑材料的供给排出操作。

即使在该情况下，在机器人2的设置角度为0°以外的情况下，虽然也需要在进行润滑材料的供给和排出操作时，使旋转主体4旋转以使第二轴线B接近水平，但无需使第一机器人手臂5’的角度发生变化。例如，具有如下优点：在手腕前端安装有很大的工具的等情况下，为了进行润滑材料的供给和排出，仅需避免工具与其它构件的干扰同时使机器人手臂不进行动作即可。

另外，如图9和图10所示，也可以利用设置于支架11的至少一个通孔14，在润滑空间13的内外安装散热构件18a、18b。

即，如图9和图10所示，将圆环状的散热构件18a、18b隔着支架11分别配置于润滑空间13的内外。例如，内侧的散热构件18b设置有与支架11的通孔14嵌合的毂部，在毂部上预先形成螺纹孔19。

并且，通过将插入在设置于外侧的散热构件18a的通孔内的螺栓，紧固于内侧的散热构件18b的螺纹孔19，从而将两散热构件18a、18b固定为紧密贴合的状态。散热构件18a、18b例如由铝、钨、钼等高热传导率的材料构成。

由此，润滑空间13和润滑材料的热量经由散热构件18a、18b而向外部空间15释放，从而能够对润滑空间13和润滑材料进行冷却。

由此，能够利用螺栓固定散热构件18a、18b，并能够从沿垂直方向成为上下关系的两个螺纹孔19内移除螺栓，从而用作润滑材料供给口和润滑材料排出口。

在该情况下，通过预先在外侧的散热构件18a的通孔内形成螺纹孔，并预先在内侧的散热构件18b内形成通孔，从而针对进行润滑材料供给的通孔，只需要移除螺栓，并将注入口安装于外侧的散热构件18a的螺纹孔即可。另外，针对进行润滑材料排出的通孔，只需要移除螺栓，并敞开内侧的散热构件18b的通孔即可。

由此，通过抑制润滑材料的过度的温度上升，从而能够抑制润滑材料的年久老化，能够延长润滑材料的更换周期。

此外，在以上示出的实施方式中，例示了机器人2的关节构造1，但取而代之地，也可以应用绕其它的水平旋转轴线进行驱动的关节构造1。例如，也可以应用具备第一机器人手臂5、绕第三轴线C旋转的第二机器人手臂6、以及致动器8的关节构造1。

另外，用作润滑材料供给口和润滑材料排出口的通孔14分别设为一个，但并不限定于此，也可以将用作润滑材料供给口和润滑材料排出口中的至少一个的通孔14的数量设为多个。

附图标记说明

1、1’：关节构造

2：机器人

4、4’：旋转主体(第一构件)

5、5’：第一机器人手臂(第二构件)

8：致动器

13：润滑空间

14、14’：通孔

15：外部空间

18a、18b：散热构件

19：螺纹孔

A：第一轴线(旋转轴线)

Claims (7)

1.一种机器人的关节构造，其特征在于，包括：

第一构件；

第二构件，所述第二构件被所述第一构件支承为能够相对于所述第一构件而绕水平旋转轴线旋转；以及

致动器，所述致动器驱动所述第二构件，以使所述第二构件相对于所述第一构件旋转，

所述第一构件和所述第二构件中的至少一个设置有通孔，所述通孔使供所述致动器的润滑材料封入的润滑空间与外部空间连通，

所述通孔为三个以上，并且所述通孔以隔开间隔的方式设置于以所述水平旋转轴线为中心的周向上。

2.根据权利要求1所述的机器人的关节构造，其特征在于，

所述通孔以相等的间隔配置。

3.根据权利要求1所述的机器人的关节构造，其特征在于，

所述通孔设置有多对，

每对所述通孔配置于绕所述水平旋转轴线隔开180°的位置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人的关节构造，其特征在于，

所述第一构件固定于设置面，

所述通孔设置于所述第一构件。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人的关节构造，其特征在于，

所述通孔设置于所述第二构件。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人的关节构造，其特征在于，

各所述通孔设置有内螺纹。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人的关节构造，其特征在于，

所述机器人的关节构造包括散热构件，所述散热构件利用至少一个所述通孔而配置于所述润滑空间的内外，

所述散热构件设置有使所述润滑空间与所述外部空间连通的螺纹孔。

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